(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸水槽内に設けられ、該吸水槽に流入する水を外部に排出するポンプシステムにおいて、
前記吸水槽内に設置される複数のポンプ装置を備え、
前記各ポンプ装置は、
導入側に吸込管が接続され、且つ送出側に揚水管が接続され、前記吸水槽に流入する水を略鉛直方向に揚水する立軸型のポンプと、
前記揚水管下流側の吐出口に設けられ、該吐出口を気密的に封止する封止手段と、
前記封止手段にて前記吐出口が封止されている際に、前記ポンプ内部の空気圧力を所望の圧力に設定する圧力調整手段と、を有し、
前記圧力調整手段により、各ポンプ装置毎にポンプ内部の空気圧力が異なるように設定することを特徴とするポンプシステム。
【請求項２】
前記圧力調整手段は、前記揚水管に接続された空気抜弁、及び該空気抜弁に接続され互いに並列配置された複数の弁からなる弁群を有し、
前記弁群は、外気から前記空気抜弁側へ空気を流入すると共に、空気抜弁側から外気への空気の流出を阻止する逆止弁と、
外気から空気抜弁側への空気の流入を阻止すると共に、前記ポンプ内部の空気圧力が予め設定した圧力閾値に達した場合に、空気抜弁側から外気へ空気を流出する揚水開始水位調整弁と、を備え、
各ポンプ毎に、前記揚水開始水位調整弁の圧力閾値が異なるように設定することを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
【請求項３】
前記揚水開始水位調整弁は、手動操作により設定圧力を調整でき、設定圧力を調整することにより、任意に揚水開始水位を設定することを特徴とする請求項２に記載のポンプシステム。
【請求項４】
前記弁群は、前記逆止弁、及び揚水開始水位調整弁に加えて、先発設定弁を更に有し、
前記複数のポンプ装置のうち、前記吸水槽の水位が上昇した際に、最初に揚水を開始するポンプ装置に設けられる前記先発設定弁のみを開放し、それ以外のポンプ装置に設けられる先発設定弁を閉鎖することを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載のポンプシステム。
【請求項５】
前記各ポンプ装置は、前記吸込管に連通する吸気管を有し、
該吸気管の端部に、前記吸込管内へ流入する空気量を調整する吸気弁と、
外気から前記吸込管側へ空気を流入すると共に、吸込管側から外気への空気の流出を阻止する逆止弁を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のポンプシステム。
【請求項６】
前記吸気弁は、手動操作により弁開度の調整が可能であり、各ポンプ装置毎に任意に揚水遮断水位を設定できることを特徴とする請求項５に記載のポンプシステム。
【請求項７】
前記封止手段は、前記揚水管より送水されない場合には該揚水管の吐出口を気密的に封止し、前記揚水管より送水された場合に、この水圧により開放されるフラップ弁であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のポンプシステム。
【請求項８】
前記封止手段は、電動で駆動する弁であり、前記ポンプが揚水を開始する前には前記吐出口を封止し、揚水が開始された場合には吐出口を開放することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数台のポンプを用いて吸水槽に流入する水を速やかに送り出すポンプシステムに係り、特に、各ポンプを均一に運転することにより各ポンプの消耗が偏らないようにする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、大都市の雨水ポンプ場では、大雨により吸水槽に雨水が流入し、水位があるレベルに達した場合には、ポンプを作動させて流入した雨水を排出する。雨水の排出には、通常複数台のポンプが用いられ、吸水槽の水位に応じて順次ポンプを運転することにより流入量に応じた排出を行っている。
【０００３】
従来におけるポンプシステムとして、例えば、図１１に示すように、吸水槽１０１の内部に３台のポンプ装置１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃを設置し、吸水槽１０１の水位に応じて、順次ポンプ装置１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃを駆動することにより、流水量に応じた排水を行うものが知られている。
【０００４】
以下、図１１に示すポンプシステムについて説明すると、吸水槽１０１の内部に設けられる３台のポンプ装置１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃは、それぞれポンプ１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃの高さが異なるように設定されており（例えば、５０cm間隔）、ポンプ１０３Ａが最も低い位置に設置され、ポンプ１０３Ｂ，１０３Ｃの順に設置位置が高くなるように設定されている。そして、吸水槽１０１の水位がＤＷＬ（Ａ）に達するとポンプ１０３Ａによる揚水が開始され、ＤＷＬ（Ｂ）に達するとポンプ１０３Ａに加えてポンプ１０３Ｂによる揚水が開始され、更に、ＤＷＬ（Ｃ）に達するとポンプ１０３Ａ，１０３Ｂに加えてポンプ１０３Ｃによる揚水が開始される。これにより、水位に応じて作動させるポンプ数を変更することが可能となる。
【０００５】
ところが、図１１に示すポンプシステムでは、羽根車が最も低い位置に設置されるポンプ１０３Ａが初めに作動し、その後、順次ポンプ１０３Ｂ，１０３Ｃの順に作動するので、ポンプ１０３Ａの作動時間が最も長くなり、ポンプ１０３Ｃの作動時間が最も短くなる。従って、各ポンプ１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ毎にポンプの作動時間に偏りが生じ、特に水中軸受等の消耗品は摩耗量に大きな相違が発生する。このため、各ポンプ毎に消耗品の交換時期が異なり、その都度に運転停止を要し、ポンプの分解、組立作業に多くの労力を要するという問題が生じる。
【０００６】
更に、３台のポンプ１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃのうちの１台が故障すると、円滑な排水ができなくなるという欠点がある。例えば、最下段に設置されるポンプ１０３Ａが故障した場合には、他のポンプ１０３Ｂ，１０３Ｃが正常な場合であっても、排水開始レベルがＤＷＬ（Ｂ）となってしまい、速やかな排水ができなくなるという問題が生じる。
【０００７】
この問題を解決するために、例えば、特開２０１０−１３８８７６号公報（特許文献１）に記載されたものが知られている。該特許文献１では、送風機よりポンプケーシング内に空気を供給することにより、各ポンプの揚水開始水位、及び揚水停止水位を決めることができるので、各ポンプの運転順序を任意に設定することが可能となり、各ポンプの作動時間を均一化することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１３８８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示された従来例では、ポンプケーシング内に空気を供給するための送風機、及び該送風機を作動させるための電力が必要となるので、システム全体が大規模化し、更に消費電力が増大するという問題が発生する。また、水位検知装置あるいは圧縮空気供給源が故障もしくは電源喪失すると、ポンプシステム全体が機能しなくなるという問題が発生する。
【００１０】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成で複数台のポンプを偏り無く駆動することが可能なポンプシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、吸水槽内に設けられ、該吸水槽に流入する水を外部に排出するポンプシステムにおいて、前記吸水槽内に設置される複数のポンプ装置（１１）を備え、前記各ポンプ装置は、導入側に吸込管が接続され、且つ送出側に揚水管が接続され、前記吸水槽に流入する水を略鉛直方向に揚水する立軸型のポンプ（１４）と、前記揚水管下流側の吐出口に設けられ、該吐出口を気密的に封止する封止手段（例えば、吐出弁１７，フラップ弁１８）と、前記封止手段にて前記吐出口が封止されている際に、前記ポンプ内部の空気圧力を所望の圧力に設定する圧力調整手段（例えば、空気抜弁２６、揚水開始水位調整弁２８、逆止弁２９）と、を有し、前記圧力調整手段により、各ポンプ装置毎にポンプ内部の空気圧力が異なるように設定することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記圧力調整手段は、前記揚水管に接続された空気抜弁、及び該空気抜弁に接続され互いに並列配置された複数の弁からなる弁群を有し、前記弁群は、外気から前記空気抜弁側へ空気を流入すると共に、空気抜弁側から外気への空気の流出を阻止する逆止弁と、外気から空気抜弁側への空気の流入を阻止すると共に、前記ポンプ内部の空気圧力が予め設定した圧力閾値に達した場合に、空気抜弁側から外気へ空気を流出する揚水開始水位調整弁と、を備え、各ポンプ毎に、前記揚水開始水位調整弁の圧力閾値が異なるように設定することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記揚水開始水位調整弁は、手動操作により設定圧力を調整でき、設定圧力を調整することにより、任意に揚水開始水位を設定することを特徴とする。  請求項４に記載の発明は、前記弁群は、前記逆止弁、及び揚水開始水位調整弁に加えて、先発設定弁（２７）を更に有し、前記複数のポンプ装置のうち、前記吸水槽の水位が上昇した際に、最初に揚水を開始するポンプ装置に設けられる前記先発設定弁のみを開放し、それ以外のポンプ装置に設けられる先発設定弁を閉鎖することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記各ポンプ装置は、前記吸込管に連通する吸気管を有し、該吸気管の端部に、前記吸込管内へ流入する空気量を調整する吸気弁（揚水遮断水位調整弁２５）と、外気から前記吸込管側へ空気を流入すると共に、吸込管側から外気への空気の流出を阻止する逆止弁を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記吸気弁は、手動操作により弁開度の調整が可能であり、各ポンプ装置毎に任意に揚水遮断水位を設定できることを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、前記封止手段は、前記揚水管より送水されない場合には該揚水管の吐出口を気密的に封止し、前記揚水管より送水された場合に、この水圧により開放されるフラップ弁であることを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、前記封止手段は、電動で駆動する弁（吐出弁１７）であり、前記ポンプが揚水を開始する前には前記吐出口を封止し、揚水が開始された場合には吐出口を開放することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るポンプシステムでは、各ポンプ装置が圧力調整手段を備えており、該圧力調整手段により、ポンプ内部の空気圧を設定することができる。従って、複数台のポンプ装置の空気圧力がそれぞれ異なるように設定することにより、各ポンプ装置が水を吸引する際の水位を調整することができるので、各ポンプ装置の揚水開始順序を任意に決めることが可能となる。従って、従来のように、複数台のポンプ装置のポンプ高さを異ならせる必要がなく、全てのポンプ装置の仕様、形状、設置条件を統一しても、圧力調整手段を調整することにより揚水開始順序を決定できるので、特定のポンプ装置の作動時間が長くなる等の作動時間の偏りを解消することができ、各ポンプ装置を均一に作動させることができる。
【００１９】
その結果、メンテナンス周期を略一定とすることができる。また、複数台のポンプ装置のうちの一台が故障した場合であっても、他のポンプ装置で代用することが可能となるので、融通性に富み円滑な排水処理を行うことができる。複数台のポンプ装置が同一仕様のため、設計・製作に要する時間とコストを削減できる。
【００２０】
更に、特許文献１に開示された従来例のように、送風機を用いる構成ではないので、装置が大規模化するという問題や、電源喪失や制御系統の故障によるポンプシステムの機能停止を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るポンプシステムに用いられるポンプ装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るポンプシステムに係り、吸水槽の水位が低い場合の状態を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るポンプシステムに係り、吸水槽の水位がＤＷＬ（Ａ）に達した場合の状態を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るポンプシステムに係り、吸水槽の水位がＤＷＬ（Ｂ）に達した場合の状態を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るポンプシステムに係り、吸水槽の水位がＤＷＬ（Ｃ）に達した場合の状態を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るポンプシステムに係り、吸水槽の水位がＡＷＬに達した場合の状態を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るポンプシステムに係り、吸水槽の水位がＡＷＬを下回った場合の状態を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るポンプシステムに係り、吸水槽の水位がＳＷＬ（Ｃ）まで低下した場合の状態を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るポンプシステムに係り、吸水槽の水位がＳＷＬ（Ｂ）まで低下した場合の状態を示す説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るポンプシステムに係り、吸水槽の水位がＳＷＬ（Ａ）まで低下した場合の状態を示す説明図である。
【図１１】従来におけるポンプシステムの構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
［本実施形態の構成説明］
図１は、本発明の一実施形態に係るポンプシステムに用いられるポンプ装置を模式的に示す説明図である。本実施形態では、後述するように、図１に示すポンプ装置を並列的に３台設置し、これらの作動開始順序を適宜変更することにより、各ポンプ装置の作動時間が均一となるように調整する。
【００２４】
図１に示すように、ポンプ装置１１は、降雨時に雨水が流入する吸水槽１２内に設けられ、吸水槽１２の水位が高くなった際に水を汲み上げて外部へ排出する装置であり、吸水槽１２内の水を揚水する立軸型のポンプ１４と、該ポンプ１４の導入側（図中下側）に接続される吸込管１３と、ポンプ１４の送出側（図中上側）に接続される揚水管１５とを備えている。
【００２５】
吸込管１３は、下側がベル状に広がるように構成され、その端面が吸水槽１２の底面から所定の高さとなるように配置されている。揚水管１５は、上方が略直角に屈曲しており、管路には吐出弁１７が設けられ、更にその下流側にはフラップ弁１８が設けられている。該フラップ弁１８の下流側は吐出流路（図示省略）に接続されている。
【００２６】
ポンプ１４は、例えばモータ等の駆動装置（図示省略）の回転動力を伝達する主軸１９と、該主軸１９の先端部に設けられ、吸水槽１２に流入する水を揚水管１５に揚水する羽根車１６と、軸受２０，２１と、羽根車１６の周囲を覆うポンプケーシング２２を有している。そして、モータを回転駆動させると、主軸１９を介して回転動力が羽根車１６に伝達され、該羽根車１６の回転により羽根車１６の高さに達する水を上方に揚水する。
【００２７】
また、羽根車１６のやや下方の吸込管１３には吸気管２３が連通しており、該吸気管２３の先端部は、逆止弁２４及び揚水遮断水位調整弁２５（吸気弁）を介して、外気に開放されている。逆止弁２４は、外気側から吸気管２３側への空気の流入を開放し、吸気管２３側から外気側への空気の流出を阻止する。また、揚水遮断水位調整弁２５は、手動操作での開度調整が可能であり、開度調整により吸込管１３内へ流入する空気量の調整が可能となる。具体的には、開度を大きくすることにより吸気管２３内の配管抵抗を小さくして吸込管１３内へ多くの空気を流入させることができ、開度を小さくすることにより吸気管２３内の配管抵抗を大きくして吸込管１３内へ多くの空気が流入しないように設定することができる。
【００２８】
即ち、揚水遮断水位調整弁２５は、吸気管２３内の配管抵抗を異ならせることにより吸込管１３内への空気の流入量を調整し、それぞれのポンプ装置１１で揚水遮断水位を任意に設定できるものである。
【００２９】
更に、揚水管１５の先端部で吐出弁１７のやや上流側となる部位には、空気抜弁２６が連通しており、更に、該空気抜弁２６は、先発設定弁２７と揚水開始水位調整弁２８と逆止弁２９の並列接続（弁群）が設けられている。
【００３０】
空気抜弁２６は、ポンプ１４による揚水が行われていない場合には「開」とされ、ポンプ１４による揚水が開始され、揚水管１５に水が流入した場合に「閉」となるように動作する。空気抜き弁２６として、例えばボール状の浮き球を設置し、揚水管１５に水が流入して浮き球が浮き上がることを利用して空気の流路を遮断する弁を用いることができる。
【００３１】
先発設定弁２７は、手動操作により開閉状態を設定可能であり、後述するように複数のポンプ装置１１のうち、最初に作動させるポンプ装置１１に設けられる先発設定弁２７のみを「開」に設定し、それ以外のポンプ装置１１（２番目以降に作動させるポンプ装置）の先発設定弁２７を「閉」に設定する。
【００３２】
揚水開始水位調整弁２８は、手動操作で容易に設定圧力を調整でき、揚水管１５内の空気圧力を所望の圧力に設定することで、任意に揚水開始水位を調整することが可能である。また、外気から揚水管１５側への空気の流入を阻止する。
【００３３】
逆止弁２９は、外気側から揚水管１５側への空気の流入を開放し、揚水管１５側から外気側への空気の流出を阻止する。
【００３４】
即ち、弁群は、外気から空気抜弁２６側へ空気を流入させ、且つ、空気抜弁２６側から外気への空気の流出を阻止する逆止弁２９と、ポンプ内部の空気圧力が予め設定した圧力閾値に達した場合に、空気抜弁２６側から外気へ空気を流出させ、且つ、外気から空気抜弁２６側への空気の流入を阻止する揚水開始水位調整弁２８を備えている。更に、弁群は、は、先発設定弁２７を有し、複数のポンプ装置のうち、吸水槽１２の水位が上昇した際に、最初に揚水を開始するポンプ装置に設けられる先発設定弁２７のみを開放し、それ以外のポンプ装置に設けられる先発設定弁２７を閉鎖する。
【００３５】
そして、空気抜弁２６、及び上記の弁群により、ポンプ１４内部の空気圧力を所望の圧力に設定する圧力調整手段が構成される。
【００３６】
フラップ弁１８は、排水時を除いて「閉」とされてポンプ１４内の気密性を保持しており、ポンプ１４が作動し揚水管１５より水が送出された場合に「開」となって、送水された水を下流側の吐出流路へ送り出す。
【００３７】
吐出弁１７は、電動で開閉する弁であり、常時「開」状態としている。即ち、吐出弁１７、及びフラップ弁１８は、揚水管１５の吐出口に設けられ、該吐出口を気密的に封止する封止手段としての機能を備えている。
【００３８】
次に、図２に示すように、上述のように構成されたポンプ装置１１を３台設置し、各ポンプ装置１１を用いて吸水槽１２内に流入する水を排出する際の動作について説明する。なお、以下では３台のポンプ装置１１にそれぞれ符号Ａ，Ｂ，Ｃを付して各ポンプ装置１１を区別する。また、特に区別する必要のない場合には符号Ａ，Ｂ，Ｃを付さずに表記する。初めに、運転開始前の初期設定操作について説明する。
【００３９】
［初期設定操作］
本実施形態では、吸水槽１２内に設置される３台のポンプ装置１１の揚水遮断水位調整弁２５の開度が異なるように設定する。具体的には、ポンプ装置１１Ｃの揚水遮断水位調整弁２５Ｃの開度を最も大きくし、揚水遮断水位調整弁２５Ｂ、２５Ａの順に開度を小さく設定する。このように設定することにより、後述するように、各ポンプ装置１１毎に揚水を遮断する際の水位が異なるように設定することができる。
【００４０】
また、図２に示すように、ポンプ装置１１Ａの先発設定弁２７Ａを「開」とし、ポンプ装置１１Ｂ，１１Ｃの先発設定弁２７Ｂ，１７Ｃを「閉」とする。この設定は、操作者が初期的に行うことができるので、先発設定弁２７Ｂを「開」とし、それ以外を「閉」とすることや、先発設定弁２７Ｃを「開」とし、それ以外を「閉」とすることで、最初に作動させるポンプ装置１１を決めることが可能である。
【００４１】
更に、ポンプ装置１１Ｂの揚水開始水位調整弁２８Ｂの設定圧力を調整し、ポンプ１４Ｂ内の空気圧力の最大値がＰｂ［ｍＡｑ］（圧力閾値）となるように設定する。即ち、吸水槽１２の水位が上昇してポンプ１４Ｂ内の空気圧力が上昇し、圧力Ｐｂを超える場合には揚水開始水位調整弁２８Ｂを経由して揚水管１５Ｂ内の空気が外気に流出し、ポンプ１４Ｂ内部の空気圧力がＰｂとなるように調整する。
【００４２】
同様に、ポンプ装置１１Ｃの揚水開始水位調整弁２８Ｃの圧力調節により、ポンプ１４Ｃ内の空気圧力の最大値がＰｃ［ｍＡｑ］（圧力閾値）となるように設定する。即ち、吸水槽１２の水位が上昇してポンプ１４Ｃ内の空気圧力が上昇し、圧力Ｐｃを超える場合には揚水開始水位調整弁２８Ｃを経由して揚水管１５Ｃ内の空気が外気に流出し、ポンプ１４Ｃ内部の空気圧力がＰｃとなるように調整される。この際、Ｐｂ＜Ｐｃとされている。
【００４３】
なお、ポンプ装置１１Ａについては、先発設定弁２７Ａが「開」とされているので、揚水開始水位調整弁２８Ａの圧力調整は不要である。
【００４４】
［排水開始時の動作］
次に、運転開始時の動作について説明する。図２は、吸水槽１２内に流入している水量が少ない場合を示しており、吸水槽１２の水位は、各ポンプ装置１１の吸込管１３の下端面よりも若干高い位置となっている。そして、吸水槽１２の付近で大雨が降った情報等の、吸水槽１２内に大量の水が流入する可能性が高くなる情報が入手された場合には、各ポンプ装置１１のポンプ１４を作動させる。従って、図２に示すように、各ポンプ１４の羽根車１６が回転を開始する。この際、吸水槽１２の水位は各ポンプ１４の羽根車１６の高さに達していないので、３台のポンプ１４は全て気中待機運転となり、揚水は行われない。
【００４５】
そして、上述した初期設定により、ポンプ１４Ａ内部は大気圧とされるので、吸込管１３Ａ内には、吸水槽１２と同一の水位まで水が流入しており、ポンプ１４Ｂ，１４Ｃについては、ポンプ１４Ｂ，１４Ｃ内部の空気圧力Ｐｂ、Ｐｃにより水面が押し下げられるので、吸込管１３Ｂ，１３Ｃ内には水は流入していない。具体的には、Ｐｂ、Ｐｃ［ｍＡｑ］で、それぞれＰｂ、Ｐｃ［ｍ］押下げられる。
【００４６】
次に、吸水槽１２内の水位が上昇し、図３に示すようにポンプ１４Ａの羽根車１６Ａが接水する水位（これを、ポンプ装置１１Ａによる揚水開始水位ＤＷＬ（Ａ）とする）に達すると、ポンプ装置１１Ａによる揚水が開始される。この際、ポンプ１４Ａが吸込管１３Ａから水を吸引することにより、吸気管２３Ａ内の空気圧力が負圧となるので、揚水遮断水位調整弁２５Ａより吸気管２３Ａ内に外気が流入し、更に、吸込管１３Ａ内に流入する。従って、ポンプ１４Ａは気水混合運転となって揚水管１５Ａに水を揚水する。
【００４７】
そして、気水混合運転とすることにより、水位が低いことによるポンプの不安定な作動を回避することができる。即ち、仮に吸気管２３Ａより空気が流入されない場合には、水位が羽根車１６Ａが接水するギリギリの高さとなっているとき、ポンプ１４Ａが揚水、遮断を繰り返すことにより不安定となってしまう。これに対し、吸気管２３Ａより空気を導入して気水混合運転とすることにより、ポンプ１４Ａによる揚水開始時の動作を安定化させることができる。
【００４８】
その後、揚水管１５Ａに揚水された水は吐出弁１７Ａを介してフラップ弁１８Ａに達し、該フラップ弁１８Ａは水圧により開放されるので、ポンプ１４Ａにより揚水された水は下流側の吐出流路（図示省略）へと送り出されることになる。また、揚水管１５Ａに水が揚水されることにより、空気抜弁２６Ａは「閉」とされ、揚水管１５Ａ内への外気の導入が遮断される。
【００４９】
一方、ポンプ装置１１Ｂは、ポンプ１４Ｂ内の空気圧力が上述した圧力Ｐｂに設定されているので、この圧力により吸込管１３Ｂ内の水位が下方に押し下げられ、羽根車１６Ｂの高さに達しない。ポンプ装置１１Ｃについても同様に、吸込管１３Ｃ内の水位が下方に押し下げられ、羽根車１６Ｃの高さに達しない。
【００５０】
従って、ポンプ装置１１Ｂ，１１Ｃは気中待機運転が継続されることになり、吸水槽１２内に流入する水は、ポンプ装置１１Ａによってのみ排出されることとなる。
【００５１】
次に、吸水槽１２内の水位が更に上昇し、図４に示すようにポンプ装置１１Ｂの羽根車１６Ｂが接水する水位（これを、ポンプ装置１１Ｂによる揚水開始水位ＤＷＬ（Ｂ）とする）に達すると、ポンプ装置１１Ｂによる揚水が開始される。この際、ポンプ１４Ｂが水を吸引することにより、吸気管２３Ｂ内の空気圧力が負圧となるので、揚水遮断水位調整弁２５Ｂより吸気管２３Ｂ内に外気が流入し、更に、吸込管１３Ｂ内に流入する。従って、ポンプ１４Ｂは気水混合運転となって揚水管１５Ｂに水を揚水する。
【００５２】
そして、気水混合運転とすることにより、ポンプ１４Ａの場合と同様に、水位が低いことによるポンプの不安定な作動を回避することができる。
【００５３】
その後、揚水管１５Ｂに揚水された水は吐出弁１７Ｂを介してフラップ弁１８Ｂに達し、該フラップ弁１８Ｂは水圧により開放されるので、ポンプ１４Ｂにより揚水された水は、下流側の吐出流路へと送り出される。また、揚水管１５Ｂに水が揚水されることにより、空気抜弁２６Ｂは「閉」とされ、揚水管１５Ｂ内への外気の導入が遮断される。
【００５４】
一方、ポンプ装置１１Ｃは、空気圧力がＰｃ（＞Ｐｂ）とされているので水位が羽根車１６Ｃの高さまで上昇せず、気中大気運転が継続されることになる。従って、吸水槽１２内に流入する水は、ポンプ装置１１Ａ，１１Ｂの２台によって排出されることとなる。
【００５５】
その後、吸水槽１２内の水位が更に上昇し、図５に示すようにポンプ装置１１Ｃの羽根車１６Ｃが接水する水位（これを、ポンプ装置１１Ｃによる揚水開始水位ＤＷＬ（Ｃ）とする）に達すると、ポンプ装置１１Ｃによる揚水が開始される。
【００５６】
この際、ポンプ１４Ｃが水を吸引することにより、吸気管２３Ｃ内の空気圧力が負圧となるので、揚水遮断水位調整弁２５Ｃより吸気管２３Ｃ内に外気が流入し、更に、吸込管１３Ｃ内に流入する。従って、ポンプ１４Ｃは気水混合運転となって揚水管１５Ｃに水を揚水する。
【００５７】
そして、気水混合運転とすることにより、ポンプ１４Ａ，１４Ｂと同様に、水位が低いことによるポンプの不安定な作動を回避することができる。
【００５８】
その後、揚水管１５Ｃに揚水された水は吐出弁１７Ｃを介してフラップ弁１８Ｃに達し、該フラップ弁１８Ｃは水圧により開放されるので、ポンプ１４Ｃにより揚水された水は、下流側の吐出流路へと送り出される。また、揚水管１５Ｃに水が揚水されることにより、空気抜弁２６Ｃは「閉」とされ、外気の導入が遮断される。従って、吸水槽１２内に流入する水は、全てのポンプ装置１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃによって排出されることとなる。
【００５９】
そして、各ポンプ装置１１が作動すると、各空気抜弁２６は「閉」となるので、揚水開始水位調整弁２８の設定圧力に関係無く、同一の条件で作動することになる。また、より一層水位が上昇し、図６に示すように全量排水水位ＡＷＬ（＞ＤＷＬ（Ｃ））に達すると、各ポンプ装置１１の吸気管２３内の空気圧力が上昇し、大気圧との差が小さくなるので、各揚水遮断水位調整弁２５より流入する空気が遮断される。従って、各ポンプ１４は全量排水運転（空気が混合しない運転）に切り替えられる。
【００６０】
このように、吸水槽１２に雨水が流入し、水位が上昇した場合には、ＤＷＬ（Ａ）に達した時点でポンプ装置１１Ａによる揚水が開始され、その後更に水位が上昇してＤＷＬ（Ｂ）に達するとポンプ装置１１Ｂによる揚水が開始される。また、更に水位が上昇してＤＷＬ（Ｃ）に達するとポンプ装置１１Ｃによる揚水が開始される。従って、吸水槽１２の水位に応じて３台のポンプ装置１１を順次作動させて該吸水槽１２内に流入した雨水を排出することができる。
【００６１】
［排水停止時の動作］
次に、吸水槽１２の水位が低下した場合の、各ポンプ装置１１の停止動作について説明する。図６に示したように、３台の各ポンプ装置１１が並行運転している状態で、吸水槽１２の水位が低下し、全量排水水位ＡＷＬを下回ると、図７に示すように、各吸気管２３内の空気圧力が負圧になるので、各ポンプ１４は吸気管２３から空気を吸い込みながら揚水することになる。即ち、気水混合運転となって揚水される。
【００６２】
揚水が継続されることにより吸水槽１２内の水位が低下すると、吸気管２３からの空気の吸込量が増大する。そして、図８に示すように、吸水槽１２内の水位がポンプ１４Ｃの揚水遮断水位（以下、ＳＷＬ（Ｃ）という）まで低下すると、ポンプ装置１１Ｃの吸気管２３Ｃから大量の空気を吸い込み、羽根車１６Ｃの下部に空気で満たされる領域が生じ、水の吸込ができなくなり、ポンプ１４Ｃは揚水を停止する揚水遮断運転に移行する。
【００６３】
この際、上述したように、ポンプ装置１１Ｃの揚水遮断水位調整弁２５Ｃが最も開度が大きく、２５Ｂ，２５Ａの順に開度が小さくなるように設定されているので、ポンプ装置１１Ｃの揚水遮断水位ＳＷＬ（Ｃ）が最も高い水位とされ、次いで、ポンプ装置１１Ｂの揚水遮断水位（以下、ＳＷＬ（Ｂ）という）が２番目に高い水位とされ、ポンプ装置１１Ａの揚水遮断水位（以下、ＳＷＬ（Ａ）という）が最も低い水位とされる。
【００６４】
そして、ポンプ装置１１Ｃが揚水遮断運転に移行すると、フラップ弁１８Ｃは「閉」とされるので揚水管１５Ｃの下流側からの空気の流入が阻止される。しかし、揚水管１５Ｃ内の水面が下降することにより空気抜弁２６Ｃが「開」となるので、逆止弁２９Ｃを介して揚水管１５Ｃ内に空気が流入する。従って、揚水管１５Ｃ、及びポンプ１４Ｃ内に滞留している水は、自重により徐々に吸水槽１２内に落下することになる。
【００６５】
その後、更に水位が低下し、図９に示すようにＳＷＬ（Ｂ）まで低下すると、ポンプ装置１１Ｂの吸気管２３Ｂから大量の空気を吸い込み、羽根車１６Ｂの下部に空気で満たされる領域が生じ、水の吸込ができなくなり、ポンプ１４Ｂは揚水を停止する揚水遮断運転に移行する。
【００６６】
そして、ポンプ装置１１Ｂが揚水遮断運転に移行すると、フラップ弁１８Ｂは「閉」とされるので揚水管１５Ｂの下流側からの空気の流入が阻止される。しかし、揚水管１５Ｂ内の水面が下降することにより空気抜弁２６Ｂが「開」となるので、逆止弁２９Ｂを介して揚水管１５Ｂ内に空気が流入する。従って、揚水管１５Ｂ、及びポンプ１４Ｂ内に滞留している水は、自重により徐々に吸水槽１２内に落下することになる。
【００６７】
更に水位が低下し、図１０に示すようにＳＷＬ（Ａ）まで低下すると、ポンプ装置１１Ａの吸気管２３Ａから大量の空気を吸い込み、羽根車１６Ａの下部に空気で満たされる領域が生じ、水の吸込ができなくなり、ポンプ１４Ａは揚水を停止する揚水遮断運転に移行する。
【００６８】
そして、ポンプ装置１１Ａが揚水遮断運転に移行すると、フラップ弁１８Ａは「閉」とされるので揚水管１５Ａの下流側からの空気の流入が阻止される。しかし、揚水管１５Ａ内の水面が下降することにより空気抜弁２６Ａが「開」となるので、先発設定弁２７Ａ、及び逆止弁２９Ａを介して揚水管１５Ａ内に空気が流入する。従って、揚水管１５Ａ、及びポンプ１４Ａ内に滞留している水は、自重により徐々に吸水槽１２内に落下することになる。その後、時間が経過すると、各ポンプ装置１１の揚水管１５及びポンプ１４に滞留した水は全て吸水槽１２内に落下し、各ポンプ装置１１は待機状態となる。
【００６９】
こうして、各ポンプ装置１１毎に、揚水遮断水位調整弁２５の開度が異なるように設定することにより、吸水槽１２の水位が低下した場合の、各ポンプ装置１１の停止順序を決定することができるのである。
【００７０】
このようにして、本実施形態に係るポンプシステムでは、各ポンプ装置１１の揚水管１５に空気抜弁２６を接続し、更に、該空気抜弁２６に、先発設定弁２７、揚水開始水位調整弁２８、及び逆止弁２９を並列的に接続している。そして、先発設定弁２７、及び揚水開始水位調整弁２８を調整することにより、吸水槽１２の水位が上昇した場合の、各ポンプ装置１１の作動開始順序を設定している。
【００７１】
即ち、先発設定弁２７を「開」とすることにより、最初に作動するポンプ装置１１を決めることができ、更に、揚水開始水位調整弁２８の設定圧力を調整することにより、ポンプ１４内の空気圧力を設定することができるので、２番目、３番目に作動するポンプ装置１１を決定することができる。換言すれば、作業者が各先発設定弁２７の開閉状態、及び各揚水開始水位調整弁２８の設定圧力を調整することにより、各ポンプ装置１１の作動順序を決定することができる。
【００７２】
従って、各ポンプ装置１１の作動頻度に応じて、適宜作動順序を変更することにより、各ポンプ装置１１の累積作動時間が均一となるように調整することが可能となるので、各ポンプ装置１１に設けられる消耗品等の劣化の度合いを合わせることができる。このため、メンテナンスの手間を大幅に軽減することが可能となる。
【００７３】
また、３台のポンプ装置１１のうちの一台が故障し作動させることができなくなった場合であっても、他の２台のポンプ装置１１の揚水開始水位調整弁２８の圧力を再設定することでそれぞれの揚水開始水位を任意に決定し、速やかな排水を行うことができる。更に、ポンプ１４内の空気圧力を調整するための各弁は、手動操作で調整可能であるので、制御装置等の電気的な制御手段が不要となり、装置構成を簡素化できる。
【００７４】
なお、本実施形態では、揚水管１５の先端部にフラップ弁１８を設け、ポンプ１４による揚水が行われない場合には、該フラップ弁１８により揚水管１５及びポンプ１４内を気密的に封止する構成としたが、フラップ弁１８により気密性を維持することができない場合には、吐出弁１７を電気的に開閉動作させることにより、揚水管１５及びポンプ１４内の気密性を維持することができる。これは、例えば、揚水管１５の適所に水位センサを設置し、該水位センサにて水が揚水されていることが検知されない場合には、吐出弁１７を全閉状態として気密性を維持し、揚水されていることが検知された場合には、吐出弁１７を全開状態として揚水された水を下流側の送水路に送り出すようにすれば良い。
【００７５】
また、本実施形態では、最初に作動させるポンプ装置１１の先発設定弁２７を「開」とすることにより、該ポンプ装置１１内の空気圧力が大気圧となるように設定したが、先発設定弁２７を設置せず、揚水開始水位調整弁２８の圧力調整により、ポンプ装置１１内の空気圧力を大気圧に設定することも可能である。即ち、揚水開始水位調整弁２８を全開状態とすることにより、実質的に先発設定弁２７を「開」とすることと同等の役目を果たすようにすることも可能である。
【００７６】
以上、本発明のポンプシステムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００７７】
例えば、本実施形態に係るポンプシステムでは、一例として３台のポンプ装置１１を設置する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、２台、或いは４台以上とすることも可能である。
【００７８】
また、本実施形態では、ポンプ装置１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの順で揚水を開始し、ポンプ装置１１Ｃ、１１Ｂ、１１Ａの順で揚水を停止する例について説明したが、開始時の順序と停止時の順序は任意に設定することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、吸水槽に流入する雨水の水位が上昇した際に、上昇した水位に応じてポンプ装置を作動させて水を排出することに利用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１１  ポンプ装置
１２  吸水槽
１３  吸込管
１４  ポンプ
１５  揚水管
１６  羽根車
１７  吐出弁
１８  フラップ弁
１９  主軸
２０，２１  軸受
２２  ポンプケーシング
２３  吸気管
２４  逆止弁
２５  揚水遮断水位調整弁
２６  空気抜弁
２７  先発設定弁
２８  揚水開始水位調整弁
２９  逆止弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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